计算机辅助远程操作手术系统和方法技术方案

本申请描述了用于微创计算机辅助远程手术的系统和方法。计算机辅助远程操作手术系统包括远程操作器械致动舱。手术器械致动舱包括围绕手术器械布置的多个线性致动器。线性致动器与器械上的致动器接合构件接合，从而驱动器械上的可移动零件。致动舱安装在远程操作操纵器上。器械舱质量接近于远程操作的操纵器，以使该舱对操纵器的惯性、动量和重力影响最小化。

Computer-assisted teleoperation system and its design

This application describes a system and method for minimally invasive computer-assisted remote surgery. The computer-aided teleoperation system includes a teleoperation device actuator cabin. The operating device actuation cabin includes a plurality of linear actuators arranged around the operating device. The linear actuator engages with the actuator engagement member on the device to drive the movable parts on the device. \u81f4\u52a8\u8231\u5b89\u88c5\u5728\u8fdc\u7a0b\u64cd\u4f5c\u64cd\u7eb5\u5668\u4e0a\u3002 The quality of the cabin is close to that of the remote manipulator, so as to minimize the influence of the cabin on the inertia, momentum and gravity of the manipulator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算机辅助远程操作手术系统和方法版权声明本专利文件的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对专利文件或专利公开中任何一个的传真复制，因为它出现在美国专利和商标局的专利文件或记录中，但在其他方面保留所有版权。相关申请的交叉引用本申请要求美国临时专利申请第62/395,095号(2016年9月15日提交)的优先权，该临时专利申请通过引用合并于此。关于联邦政府资助的研究或开发的声明不适用。
技术介绍
远程操作手术系统(由于使用机器人技术通常被称为“机器人”手术系统)和其他计算机辅助装置通常包括一个或多个器械操纵器以操纵用于在手术工作部位执行任务的器械以及用于支持捕获手术工作部位的图像的图像捕获装置的至少一个操纵器。操纵臂包括通过一个或多个主动控制关节耦接在一起的多个连杆。在许多实施例中，可以提供多个主动控制关节。机器人臂还可以包括一个或多个被动关节，其不被主动控制但是符合主动控制关节的运动。这种主动关节和被动关节可以是各种类型，包括旋转关节或棱柱关节。操纵臂及其相关器械或图像捕获装置的运动姿态可以通过关节的方位和结构的知识和连杆的耦接和已知运动学计算的应用来确定。正在开发用于手术的微创远程手术系统，以增加外科医生的灵活性，并允许外科医生从远程位置对患者进行操作。远程手术是手术系统的总称，其中外科医生使用某种形式的远程控制(例如伺服机构等)来操纵手术器械运动而不是用手直接握持和移动器械。在这种远程手术系统中，在远程位置处向外科医生提供手术部位的图像。在观察通常在合适的观察器或显示器上提供深度假象的手术部位的立体图像的同时，外科医生通过操纵主控制输入装置对患者执行手术程序，该主控制输入装置进而控制相应的远程操作器械的运动。远程操作手术器械可以通过小的微创手术开口或天然孔口插入，以治疗患者体内的手术部位处的组织，通常避免通常与通过开放手术技术进入手术工作部位相关联的创伤。这些计算机辅助远程操作系统可以以足够的灵活性移动手术器械的工作端(末端执行器)以执行相当复杂的手术任务，这通常通过在微创开口处枢转器械的轴、使轴穿过开口轴向滑动、使轴在开口内旋转等来实现。
技术实现思路
以下
技术实现思路
介绍了本专利技术主题的某些方面，以便提供基本的理解。该
技术实现思路
不是对本专利技术主题的广泛概述，并且不旨在识别关键或重要元素或描绘本专利技术主题的范围。尽管该
技术实现思路
包含与本专利技术主题的各个方面和实施例相关的信息，但是其唯一目的是以一般形式呈现一些方面和实施例作为下面更详细描述的序言。在一个方面，一种远程手术系统包括致动舱(pod)和安装在致动舱中的器械。致动舱具有纵向轴线，并且器械的轴与该舱的纵向轴线重合。该舱具有线性致动器(例如，马达、导螺杆和旋拧在每个导螺杆上的螺母)。线性致动器各自接合器械上的致动器输入构件。在另外的方面，舱部件被布置成将舱的质心放置在舱的纵向轴线上并且向远侧朝向患者，使得当操纵器以俯仰和偏航来定向该舱上的纵向轴线时，惯性、动量和重力对该舱的影响被最小化。更一般地，本公开提供了使用计算机辅助远程操作手术装置进行微创机器人手术的装置和方法。例如，本公开提供了用于计算机辅助远程操作手术系统的手术器械致动舱。在一些实施例中，手术器械致动舱包括多个螺纹螺母，这些螺纹螺母可沿着舱的纵向轴线同时定位在共同方位。一些实施例包括多个防旋转轴，并且每个防旋转轴与两个且不超过两个螺纹螺母可滑动地耦接。在一个方面，本公开涉及一种用于计算机辅助远程操作手术系统的手术器械致动舱。这种手术器械致动舱包括：多个马达；多个导螺杆，每个导螺杆由相应的一个马达可旋转地驱动；以及多个螺纹螺母，每个螺纹螺母与相应的一个导螺杆螺纹耦接并且可释放地附接到手术器械的相应致动器接合构件。该舱限定纵向轴线。所有螺纹螺母可沿纵向轴线同时定位在共同方位处。这种手术器械致动舱可任选地包括下列特征中的一个或多个。手术器械致动舱还可包括框架，该框架包括：远端板；近端板；以及在近端板和远端板之间延伸的多个防旋转轴。每个导螺杆可以可旋转地耦接到远端板和近端板。远端板可包括全周向环形板，该全周向环形板限定用于接收手术器械的轴的开口中心。近端板可包括C形板。每个马达可以安装到远端板，而没有马达安装到近端板。每个防旋转轴可以与不超过两个螺纹螺母可滑动地耦接。相邻的螺纹螺母对可以与相应的一个防旋转轴可滑动地耦接。所有马达可以围绕纵向轴线同心布置。在另一方面，本公开涉及一种用于计算机辅助远程操作手术系统的手术器械致动舱。这种手术器械致动舱包括：多个马达；多个导螺杆，每个导螺杆由相应的一个马达可旋转地驱动；多个螺纹螺母，每个螺纹螺母与相应的一个导螺杆螺纹耦接并且可释放地附接到手术器械的相应致动器接合构件；以及多个防旋转轴。每个防转轴可滑动地与两个且不超过两个螺纹螺母耦接。这种手术器械致动舱可任选地包括下列特征中的一个或多个。该舱限定纵向轴线，并且每个螺纹螺母可以沿纵向轴线同时定位在共同方位处。该舱还可包括远端板和近端板。多个防旋转轴可以在近端板和远端板之间延伸。远端板可包括全周向环形板，该全周向环形板限定用于接收手术器械的轴的开口中心。近端板可包括C形板。每个马达可以安装到远端板，而没有马达安装到近端板。多个马达可以围绕纵向轴线同心布置。每个螺纹螺母可以仅与一个防旋转轴可滑动地耦接。在另一方面，本公开涉及一种用于计算机辅助远程操作手术系统的手术器械和手术器械致动舱系统。该手术器械和手术器械致动舱系统包括手术器械和手术器械致动舱。该手术器械包括：近端部分；从近端部分延伸的器械轴，该器械轴包括与近端部分相对的远端部分；耦接到远端部分的末端执行器，该末端执行器相对于器械轴可移动；以及可移动地与近端部分耦接的多个致动器接合构件。该舱包括：远端板，其包括全周向环形板，所述全周向环形板限定用于接收器械轴的开口中心；近端板，其包括C形板；多个防旋转轴，其在近端板和远端板之间延伸；多个马达，其安装到远端板；多个导螺杆，每个导螺杆由相应的一个马达可旋转地驱动；以及多个螺纹螺母。每个螺纹螺母与相应的一个导螺杆螺纹耦接并且可释放地附接到相应的一个致动器接合构件。这种手术器械和手术器械致动舱系统可任选地包括下列特征中的一个或多个。多个致动器接合构件可包括耦接到沿器械轴延伸的第一张紧构件的第一致动器接合构件和耦接到沿器械轴延伸的第二张紧构件的第二致动器接合构件。第一和第二张紧构件可各自耦接到末端执行器，使得向近侧移动第一致动器接合构件将会向远侧移动第二致动器接合构件并使末端执行器相对于器械轴以第一方式移动。向近侧移动第二致动器接合构件可以向远侧移动第一致动器接合构件并使末端执行器相对于器械轴以第二方式移动(第二方式与第一方式相反)。所述舱限定纵向轴线，并且当手术器械与该舱耦接时，每个螺纹螺母可以同时可定位在沿纵向轴线的共同方位处。每个防旋转轴可以与两个且不多于两个螺纹螺母可滑动地耦接。每个螺纹螺母可以与单个防旋转轴可滑动地耦接。所述舱限定纵向轴线，并且多个马达可以围绕纵向轴线同心布置。手术器械的近端部分可包括手柄，该手柄被配置为便于手动抓握和操纵手术器械。当手术器械与所述舱耦接时，手柄可以比所述舱的相邻部分径向延伸得更远。本文描述的一些或所有实施例可以提供以下优点中的一个或多个。在一些情况下，本文提供的远程操本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远程手术系统，包括：致动舱，包括：近端，远端，在所述致动舱的所述近端和所述远端之间限定的纵向轴线，多个线性致动器，其布置在所述致动舱的所述纵向轴线周围并平行于所述致动舱的所述纵向轴线延伸；以及手术器械，包括：轴；和多个致动器接合构件；其中所述手术器械的所述轴被定位成与所述致动舱的所述纵向轴线重合；以及其中所述多个致动器接合构件中的每个致动器接合构件与所述多个线性致动器中的相应线性致动器接合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.15 US 62/395,0251.一种远程手术系统，包括：致动舱，包括：近端，远端，在所述致动舱的所述近端和所述远端之间限定的纵向轴线，多个线性致动器，其布置在所述致动舱的所述纵向轴线周围并平行于所述致动舱的所述纵向轴线延伸；以及手术器械，包括：轴；和多个致动器接合构件；其中所述手术器械的所述轴被定位成与所述致动舱的所述纵向轴线重合；以及其中所述多个致动器接合构件中的每个致动器接合构件与所述多个线性致动器中的相应线性致动器接合。2.根据权利要求1所述的远程手术系统，其中所述多个线性致动器包括：多个导螺杆，其被布置在所述致动舱的所述纵向轴线周围并平行于所述致动舱的所述纵向轴线延伸；以及多个马达，所述多个马达中的每个马达被耦接以驱动所述多个导螺杆中的相应导螺杆。3.根据权利要求2所述的远程手术系统，其中所述多个马达与所述致动舱的所述纵向轴线等距。4.根据权利要求2所述的手术系统，其中所述多个马达在远侧定位于所述致动舱中。5.根据权利要求1所述的远程手术系统，其中所述多个线性致动器包括：多个导螺杆，其被布置在所述致动舱的所述纵向轴线周围并平行于所述致动舱的所述纵向轴线延伸；以及多个螺母，所述多个螺母中的每个螺母与所述多个导螺杆中的相应导螺杆接合，并且所述多个螺母中的每个螺母与所述多个致动器接合构件中的相应致动器接合构件接合。6.根据权利要求2或5所述的远程手术系统，其中所述多个导螺杆与所述致动舱的所述纵向轴线等距。7.根据权利要求2或5所述的远程手术系统，其中所述多个导螺杆从所述致动舱的所述远端延伸到所述致动舱的所述近端。8.根据权利要求1所述的远程手术系统，其中所述多个线性致动器与所述致动舱的所述纵向轴线等距。9.根据权利要求1所述的远程手术系统，其中所述致动器舱还包括平行于所述致动舱的所述纵向轴线延伸的手术器械插入线性致动器，其中所述手术器械插入线性致动器与所述手术器械接合。10.根据权利要求9所述的远程手术系统，其中所述多个线性致动器和所述手术器械插入线性致动器与所述致动舱的所述纵向轴线等距。11.根据权利要求9所述的远程手术系统，其中所述多个线性致动器和所述手术器械插入线性致动器在远侧定位于所述致动舱中。12.根据权利要求9所述的远程手术系统，其中所述手术器械插入线性致动器包括：手术器械插入导螺杆；手术器械...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·艾伯特，J·R·斯蒂格，D·H·戈麦斯，I·E·麦克道尔，A·科尔德，
申请(专利权)人：直观外科手术操作公司，
类型：发明
国别省市：美国,US